POP3協議分析

POP3協議分析

第1章.    POP3概述

POP3全稱為Post Office Protocol version3，即郵局協議第3版。它被使用者代理程式用來郵件伺服器取得郵件。POP3採用的也是C/S通訊模型，對應的RFC文檔為RFC1939。該協議非常簡單，所以我們只重點介紹其通訊過程，而相關的一些概念和術語請參考RFC文檔或另外一篇文章《SMTP協議分析》

第2章.    POP3詳解2.1.  通訊過程

使用者從郵件伺服器上內送郵件的典型通訊過程如下。

1)       
使用者運行使用者代理程式（如Foxmail, Outlook Express）。

2)       
使用者代理程式（以下簡稱用戶端）與郵件伺服器（以下簡稱伺服器端）的110連接埠建立TCP串連。

3)       
用戶端向伺服器端發出各種命令，來請求各種服務（如查詢郵箱資訊，下載某封郵件等）。

4)       
服務端解析使用者的命令，做出相應動作並返回給用戶端一個響應。

5)       
3）和4)交替進行，直到接收完所有郵件轉到步驟6)，或兩者的串連被意外中斷而直接退出。

6)       
使用者代理程式解析從伺服器端獲得的郵件，以適當地形式（如可讀）的形式呈現給使用者。

其中2)、3）和4）用POP3協議通訊。可以看出命令和響應是POP3通訊的重點，我們將予以重點講述。

2.2.  命令和響應2.2.1. 
格式

POP3的命令不多，它的一般形式是：COMMAND  [Parameter] <CRLF>。其中COMMAND是ASCII形式的命令名，Parameter是相應的命令參數，<CRLF>是斷行符號分行符號(0DH, 0AH)。

伺服器響應是由一個單獨的命令列組成，或多個命令列組成，響應第一行“+OK”或“-ERR”開頭，然後再加上一些ASCII文本。“+OK”和“-ERR”分別指出相應的操作狀態是成功的還是失敗的。

2.2.2. 
三個狀態

POP3協議中有三種狀態，認正狀態，處理狀態，和更新狀態。 命令的執行可以改變協議的狀態，而對於具體的某命令，它只能在具體的某狀態下使用，這些請參看錶1和RFC193。

客戶機與伺服器剛與伺服器建立串連時，它的狀態為認證狀態；一旦客戶機提供了自己身份並被成功地確認，即由認可狀態轉入處理狀態； 在完成相應的操作後客戶機發出QUIT命令（具體說明見後續內容），則進入更新狀態，更新之後又重返認可狀態；當然在認可狀態下執行QUIT命令，可釋放串連。狀態間的轉移 1所示。

---建立串連---|認可|--認證成功--|處理|--執行QUIT--|更新| 
                  |_______ -QUIT結束_________________|

  

圖1 POP3的狀態轉移圖

認可狀態

處理狀態

更新狀態

建立串連

執行QUIT

QUIT完畢

執行QUIT，釋放串連

認證成功

2.2.3. 
一個例子

命令和響應的格式是文法，各命令和響應的意思則是語義，各命令和各響應在時間上的關係則是同步。我們還是通過以個簡單的POP3通訊過程來說明協議的這三個要素。

C：telnet pop3.126.com 110   /*　以telnet方式串連126郵件伺服器　*/

S：+OK Welcome to coremail Mail Pop3 Server (126coms[3adb99eb4207ae5256632eecb8f8b4855])　/* +OK,代表命令成功，其後的資訊則隨伺服器的不同而不同*/

C：USER bripengandre /* 採用明文認證 */

S：+OK core mail

C：PASS Pop3world /* 發送郵箱密碼 */

S：+OK 654 message(s) [30930370 byte(s)] /* 認證成功，轉入處理狀態 */

C：LIST 1 /* 顯示第一封郵件的資訊 */

S：+OK 1 5184 ./* 第一封郵件的大小為5184 位元組 */

C：UIDL 1 /* 返回第一封郵件的唯一識別碼 */

S：+OK 1 1tbisBsHaEX9byI9EQAAsd /* 數字1 後的長字串就是第一封郵件的唯一標誌符 */

C：RETR 1 /* 下載第一封郵件 */

S：+OK 5184 octets /* 第一封郵件的大小為5184位元組 */

S：Receive…  /* 第一封郵件的具體內容 */

S：…

C：QUIT /* 轉入更新狀態，接著再轉入認證狀態 */

S：+OK

C: QUIT /* 退出串連 */

S：+OK core mail /* 成功地退出了串連 */

對於上述的過程，補充如下幾點內容。

1)       
“C：”開頭的行(不包括"C：")是用戶端的輸入，而以“S：”開頭的行(不包括"S：")則是伺服器的輸出。

2)       
上述的命令並不一定會一次性成功，伺服器會返回錯誤響應（以“-ERR”開頭），用戶端應該按照協議規定的時序，來輸入後續的命令（或重複執行失敗的命令，或重設會話，或退出會話等等）。

3)       
上述過程是示意性的，實際過程可能與其有較大不同。例如，實際過程中可能使用加密認證（MD5摘要認證）。

4)       
RETR下載下來的郵件可能會難以看懂，這是因為其可能使用了quoted-printable編碼或base64編碼，我們可用Foxmail等使用者代理程式軟體來解碼它。

2.2.4. 
常用命令和響應

SMTP命令不區分大小寫，但參數區分大小寫，有關這方面的詳細說明請參考RFC1939。常用的命令如表 1所示。

命令	參數	使用在何種狀態中	描述
USER	Username	認證	此命令與下面的pass命令若成功，將導致狀態轉換
PASS	Password	認證	此命令若成功，狀態轉化為更新
APOP	Name,Digest	認證	Digest是MD5訊息摘要
STAT	None	處理	請求伺服器發回關於郵箱的統計資料，如郵件總數和總位元組數
UIDL	[Msg#]（郵件號，下同）	處理	返回郵件的唯一識別碼，POP3會話的每個標識符都將是唯一的
LIST	[Msg#]	處理	返回郵件的唯一識別碼，POP3會話的每個標識符都將是唯一的
RETR	[Msg#]	處理	返回由參數標識的郵件的全部文本
DELE	[Msg#]	處理	伺服器將由參數標識的郵件標記為刪除，由QUIT命令執行
TOP	[Msg#]	處理	伺服器將返回由參數標識的郵件的郵件標頭+前n行內容，n必須是正整數
NOOP	None	處理	伺服器返回一個肯定的響應，用於測試連接是否成功
QUIT	None	處理、認證	1)        如果伺服器處於“處理”狀態，麼將進入“更新”狀態以刪除任何標記為刪除的郵件，並重返“認證”狀態。 2)        如果伺服器處於“認證”狀態，則結束會話，退出串連

表1 POP3的常用命令

至於響應則如2.2.1所述，由“+OK”或“-ERR”開頭，後跟一些可讀的說明和一些其它參數（對RETR，這個參數就是郵件的內容）。更詳細的說明請參考RFC1939。

第3章.    POP3 VS IMAP

POP3相對於網際網路報文存取協議IMAP（Internet Message Access Protocol）的最大的不足是：它只是一個離線協議，客戶與伺服器的互動性不是特別好。例如不能直接在郵箱中建立檔案夾，不太好選擇性地下載郵件的某部分（雖然TOP命令部分地實現了這個功能，但互動性不是很好）等。然而，它也有自己的優勢，那就是協議簡單，容易實現，成本低，這是POP3用得很廣泛而IMAP幾近淘汰的最重要的原因。

第4章.    實現方案

ID	Protocol	Captured contents
		user name	password	sender	receiver	subject	contents	attachments
5	POP3	√	√	√	√	√	√

表2 POP3分析要求

表 2給出了協議分析要求。容易看出，擷取各個欄位是比較容易的。我們可以抓取用戶端與伺服器端的互動資訊，然後根據各命令字或響應字來提取出我們想要的欄位。例如，要擷取user name，對於明文驗證，我們只需檢測到用戶端的發送資訊中出現USER這個時候，然後提取出USER命令後的參數即可。需要說明的是，雖然用戶端與服務端互動的資訊可能經過了編碼或加密，但我們仍能夠通過解碼或解密來獲得所需要的資訊。

第5章.    參考資料

[1]     
RFC文檔：RFC1939對應POP3協議，RFC821對應SMTP協議，RFC822對應郵件標準，RFC1425對應ESMTP，RFC1522對應郵件首部的擴充，RFC1521對應郵件內文的擴充

[2]     

http://www.faqs.org/rfcs/，上面有全面的英文RFC文檔

[3]     

http://www.cnpaf.net/，上面有不少有用的協議分析文檔，也有中文RFC文檔，但品質不是特別高

[4]     
Stevens, W.R., TCP/IP Illustrated, Vol1. Addision-Wesley, 機械工業出版社，2002

 

轉自：http://blog.csdn.net/bripengandre/article/details/2192111